Източници на енергия в човешкото тяло. Източници на енергия за живите организми

Въглехидратите и мазнините са един от източниците на енергия за човешкото тяло. Те играят специална роля в храненето на възрастните хора. В същото време количеството на тези естествени органични съединения в храната на възрастните хора трябва да бъде умерено. Препоръчително е въглехидратите да се ограничат главно поради простата захар и сладкиши, докато зеленчуците, плодовете и зърнените храни трябва да бъдат в достатъчно количество в диетата. В същото време трябва да се стремите да увеличите дела на растителните масла в диетата до половината от общото количество мазнини. Но всички тези препоръки трябва да бъдат строго контролирани. Често има случаи, когато желанието за постигане на висока терапевтична ефикасност от употребата, например, на растителни масла, се осигурява от неконтролираното му увеличаване в диетата до количества, които предизвикват само силен слабителен ефект, оказващ неблагоприятно влияние върху здравето на пациента. Ето защо е важно клиницистът да обърне специално внимание на много фундаментално важни метаболитни аспекти на метаболизма на въглехидратите и мазнините. Тези знания ще му помогнат правилно да организира добре координирана работа в "лабораторията" на тялото на възрастен човек.

Видове въглехидрати

Въглехидратите са многоатомни алдехиди или кето алкохоли, които се подразделят в зависимост от количеството на мономерите на моно-, олиго- и полизахариди. Основните представители на въглехидратите са представени в таблица 1.

Маса 1.Основните представители на въглехидратите

Монозахаридите (глюкоза, фруктоза, галактоза и др.), Олигозахаридите (захароза, малтоза, лактоза) и смилаемите полизахариди (скорбяла, гликоген) са основните източници на енергия и също така изпълняват пластична функция.

Несмилаемите полизахариди (целулоза, хемицелулоза и др.) Или диетичните фибри играят важна роля в храненето, участват в образуването на изпражнения, регулират чревната двигателна функция, действат като сорбенти (виж Таблица 2). Пектините (колоидни полизахариди) и пропектините (комплекси от пектини с целулоза), гуми, слуз се използват в диетотерапията поради техния детоксикиращ ефект. Диетичните фибри също включват невъглехидратен лигнин.

Смилаемите въглехидрати в тънките черва се разграждат до дизахариди и след това, чрез париетално смилане, до монозахариди.

Таблица 2.Ролята на несмилаемите полизахариди (диетични фибри) в храненето

Метаболизъм на глюкозата

Абсорбцията на монозахаридите се осъществява чрез улеснена дифузия и активен транспорт, което осигурява високата им абсорбция дори при ниски концентрации в червата. Основният въглехидратен мономер е глюкозата, която първоначално се доставя през системата на порталната вена в черния дроб, след което или се метаболизира в него, или навлиза в общото кръвообращение и се доставя до органи и тъкани.

Метаболизмът на глюкозата в тъканите започва с образуването на глюкозо-6-фосфат, който, за разлика от свободната глюкоза, не може да напусне клетката. По-нататъшните трансформации на това съединение вървят в следните посоки:

• разделяне отново на глюкоза в черния дроб, бъбреците и чревния епител, което ви позволява да поддържате постоянно ниво на захар в кръвта;
• синтез на депозитна формаглюкоза - гликоген - в черния дроб, мускулите и бъбреците;
• окисление по основния (аеробен) път на катаболизъм;
• окисляване по пътя на гликолиза (анаеробен катаболизъм), който осигурява енергия за интензивно работещи (мускулна тъкан) или лишени от митохондрии (еритроцити) тъкани и клетки;
• чрез пентозофосфатния път на трансформации, протичащи под действието на коензимната форма на витамин В1 , по време на който се генерират продуктите, използвани в синтеза на биологично значими молекули (NADP∙H2, нуклеинови киселини).

По този начин метаболизмът на глюкозата може да се осъществи по различни начини, като се използва нейният енергиен потенциал, пластичност или способност за отлагане.

Енергия за тялото

Осигуряването на тъканите с глюкоза като енергиен материал се дължи на екзогенни захари, използването на резерви от гликоген и синтеза на глюкоза от невъглехидратни прекурсори.

В основно (предварително абсорбционно) състояние черният дроб произвежда глюкоза със скорост, равна на нейното използване в тялото. Приблизително 30% от производството на глюкоза в черния дроб се дължи на гликогенолизата и 70% - в резултат на глюконеогенезата. Общото количество гликоген в тялото е приблизително 500 g.

Ако няма екзогенно снабдяване с глюкоза, нейните резерви се изчерпват след 12-18 часа. При липса на резервен гликоген в резултат на гладуването рязко се засилват процесите на окисление на друг енергиен субстрат - мастните киселини. В същото време се увеличава скоростта на глюконеогенезата, насочена главно към осигуряване на мозъка с глюкоза, за която тя е основният източник на енергия.

Синтез на глюкоза

От аминокиселини, лактат, пируват, глицерол и мастни киселини с нечетна въглеродна верига се синтезира глюкоза. Повечето аминокиселини могат да бъдат прекурсори на глюкоза, но, както бе споменато по-горе, аланинът играе основна роля в това. Около 6% от ендогенната глюкоза се синтезира от източници на аминокиселини, съответно от глицерол, пируват и лактат, 2, 1 и 16%. Приносът на мастните киселини в глюконеогенезата е незначителен, тъй като само малък процент от тях имат нечетно въглеродно число.

В състояние след абсорбция черният дроб се трансформира от орган, който произвежда глюкоза, в орган за съхранение. С увеличаване на концентрацията на глюкоза скоростта на нейното използване от периферните тъкани почти не се променя, следователно основният механизъм за нейното елиминиране от кръвния поток е именно нейното отлагане. Само малка част от излишната глюкоза участва пряко в липогенезата, която се случва в черния дроб и в мастната тъкан. Тези особености на въглехидратния метаболизъм стават значими, когато се прилагат парентерално високо концентрирани разтвори на глюкоза.

Принцип на самообслужване

Метаболизмът на глюкозата в мускулите в сравнение с черния дроб е намален. В крайна сметка черният дроб осигурява въглехидрати на всички органи и тъкани, а мускулите работят в съответствие с принципа на самообслужване. Тук е създаването на запас от гликоген в покой и използването му и новопостъпилата глюкоза по време на работа. Запасите от гликоген в мускулите не надвишават 1% от тяхната маса.

Основните енергийни нужди на интензивно работещите мускули се задоволяват от окисляването на продуктите от метаболизма на мазнините, а глюкозата се използва тук в много по-малка степен. В процеса на гликолиза от него се образува пируват, който се използва от скелетните мускули. С увеличаване на нивото на работа, мускулната тъкан влиза в анаеробни условия, превръщайки пирувата в лактат. Той дифундира в черния дроб, където се използва за ресинтеза на глюкоза и може също да се окисли в миокарда, който почти винаги работи при аеробни условия.

Основни хормони

Инсулинът играе ключова роля в регулирането на въглехидратния метаболизъм, като осигурява навлизането на глюкоза в клетката, активира нейния транспорт през клетъчните мембрани и ускорява окисляването. В допълнение, той стимулира образуването на гликоген, липо- и протеиногенезата. Гликогенолизата, липолизата и глюконеогенезата се инхибират едновременно.

Глюкагонът, напротив, активира процесите, водещи до повишаване на концентрацията на глюкоза в кръвта. Глюкокортикостероидите действат в посока на хипергликемия, като стимулират производството на глюкоза от черния дроб. Адреналинът повишава мобилизацията на гликоген. Хормонът на растежа повишава секрецията както на глюкагон, така и на инсулин, което води както до увеличаване на отлагането на глюкоза, така и до увеличаване на използването. Соматостатинът инхибира производството на растежен хормон и индиректно инхибира производството на инсулин и глюкагон.

Пътят на фруктозата

Специфичните превръщания на други смилаеми въглехидрати са от по-малко значение в сравнение с глюкозата, тъй като техният метаболизъм се осъществява главно чрез образуването на глюкоза. Особено значение има фруктозата, която също е бързо използваем източник на енергия и участва в липогенезата дори по-лесно от глюкозата. В същото време използването на фруктоза, която не е превърната в глюкозо-фосфат, не изисква инсулинова стимулация, съответно се понася по-лесно в случай на нарушен глюкозен толеранс.

Пластичната функция на въглехидратите е участието им в синтеза на гликопротеини и гликолипиди, както и способността да действат като прекурсори на триглицеридите, неесенциалните аминокиселини и да се използват в изграждането на много други биологично значими съединения.

Норма на въглехидрати

Известно е, че за хора на всяка възраст въглехидратите трябва да осигуряват от 55 до 60% от калоричното съдържание на дневната диета. С намаляването на физическата активност (което е характерно за възрастните хора) нуждата на тялото от хранителни енергийни доставки намалява. Както беше отбелязано по-горе, дневната нужда от калории се намалява с 10% на всеки следващи 10 години след достигане на 50-годишна възраст. В тази връзка средната дневна норма за осигуряване на тялото на възрастен и стар човек с въглехидрати се приема съответно 300 и 250 г. Въпреки това, физически активният начин на живот на възрастните хора, запазването на тяхната професионална дейност изисква увеличаване в посочените количества въглехидрати с 10-15 и дори 20% (Левин С. Р. , 1990; Тошев А. Д., 2008).

Внимание: затлъстяване!

Въглехидратите в тялото се използват предимно като източник на енергия за мускулната работа. При липса на физическа активност излишните въглехидрати в напреднала възраст лесно се превръщат в мазнини. Особено неблагоприятен ефект в това отношение оказва излишъкът в храната на лесно смилаеми въглехидрати, като ди- и монозахариди, които стимулират превръщането на всички хранителни вещества в храната без изключение в мастна тъкан и допринасят за развитието на затлъстяване.

Отбелязаните метаболитни характеристики на излишъка от въглехидрати, предимно прости, в диетата на възрастните хора определят едно от най-важните условия за тяхното рационално и превантивно хранене - особено внимателен подход към организирането на правилното хранене: енергийният баланс на диетата с действителната консумация на енергия в процеса на стареене.

Скорост на стареене

Важно е да се привлече вниманието на клиницистите към друг фундаментално важен метаболитен аспект на излишното количество прости въглехидрати в тялото на възрастните хора. Установено е, че приемът на големи количества прости въглехидрати, освен смущения във въглехидратната обмяна и натрупване на излишна енергия в естествени и неестествени мастни депа, допринася за значително нарушаване на мастната обмяна. Говорим за хиперхолестеролемичния ефект на излишъка от нискомолекулни въглехидрати, който по своя патофизиологичен ефект наподобява ролята на наситените мазнини в генезата, предимно на атеросклерозата и свързаните с нея заболявания. Прогресирането на отбелязаните явления има забележимо потенциращ ефект върху скоростта на стареене на тялото (Miles J., 2004).

Излишъкът от лесно смилаеми диетични въглехидрати най-неблагоприятно влияе върху нормалната чревна микробиоценоза. При условия на прекомерно въглехидратно хранене в тялото на възрастен човек се активира патологичното размножаване на аеробни чревни микроорганизми, особено на факултативни, условно патогенни микроорганизми - стафилококи, Proteus, Clostridia, Klebsiel, цитробактерии и др. Хранителният генезис на чревната дисбиоза провокира появата на синдрома на ферментативната чревна диспепсия и комплекса от симптоми, свързани с този процес, ентерални нарушения, метаболитни нарушения, регулаторни дисфункции на много органи и системи на тялото, т.е. образуването на много и много патологични явления в тялото поради падането на контролиращо и регулиращо влияние на нормалната чревна ендоекология върху най-важните функции на организма. Чревната дисбиоза е един от забележимите стимулатори на скоростта на стареене, формирането на преждевременно и патологично стареене.

Спестяване на фибри

Обратният ефект имат въглехидратите, които са полизахариди и диетичните фибри - пектин, хемицелулоза, лигнин и други полизахариди, които се усвояват лошо в червата. Особено ценни са фибрите от зеленчуци и плодове, сложните въглехидрати, които са най-благоприятни за нормализирането на чревната микрофлора. В напреднала възраст диетичните фибри са важно средство за нормализиране на функционирането на червата, намаляване на гнилостните процеси в него.

Метаболизъм на мазнините

Мазнините (липидите), представени в тялото главно от триглицериди (съединения на глицерол и мастни киселини), са най-важният енергиен субстрат. Поради високата им калорична плътност (средно 9 kcal/g, в сравнение с 4 kcal/g за глюкозата), мазнините съставляват над 80% от енергийните запаси на тялото.

Оскъдни трансизомери

По време на преработката на растителни масла - създаването на маргарини - настъпва изомеризация на ненаситени мастни киселини със създаване на транс-изомери, които губят някои от биологичните функции на своите предшественици.

Енергийната стойност на отделните триглицериди се определя от дължината на въглеродните вериги на мастните киселини, следователно, когато се използват специализирани ентерални и парентерални продукти, тяхното калорично съдържание може да бъде под средното (например за препарати от триглицериди със средна въглеродна верига - 8 kcal / g). При нормално хранене мазнините осигуряват до 40% от общия калориен прием.

Искате повече информация за диетологията?
Абонирайте се за информационно-практическото списание "Практическа диетология" с 10% отстъпка!

Мастна киселина

Мастните киселини се делят на наситени и ненаситени (съдържащи двойни химични връзки). Източникът на наситени мастни киселини е предимно животинска храна, ненаситени мастни киселини - продукти от растителен произход.

Хранителната стойност на мазните храни се определя от техния триглицериден спектър и наличието на други липидни фактори. В човешкото тяло е възможен синтез на наситени и мононенаситени мастни киселини.

Особено значение в диетологията се отдава на ненаситените мастни киселини, които са основни хранителни фактори. Полиненаситените мастни киселини (ПНМК), които изпълняват най-важните функции в организма (те са прекурсорите на редица биологично активни вещества), трябва да се доставят екзогенно.

Есенциалните мастни киселини включват линолова и линоленова. Линоловата киселина се метаболизира в тялото в арахидонова киселина, а линоленовата киселина в ейкозапентаенова киселина, която може да влезе в тялото с месо и рибни продукти, но в малки количества (виж Таблица 3), компоненти на клетъчните мембрани, прекурсори на хормоноподобни вещества . Линоловата киселина и образуваната от нея арахидонова киселина принадлежат към ω -6 мастни киселини, линоленовата киселина и нейните метаболитни продукти, ейкозапентаенова и деоксохексаенова киселина принадлежат към ω -3 мастни киселини.

Дефицитът на незаменими мастни киселини в диетата причинява преди всичко нарушение на биосинтезата на арахидоновата киселина, която е голяма част от структурните фосфолипиди и простагландини. Съдържанието на линолова и линоленова киселини до голяма степен определя биологичната стойност на хранителните продукти. Недостатъчността на есенциалните мастни киселини се развива главно при пациенти, които са на пълно парентерално хранене без използване на мастни емулсии.

Таблица 3Основни хранителни източници на различни мастни киселини

Дължина на карбонова верига

Триглицеридите със средна верига (MCTs, MCTs) са по-усвоими от другите видове триглицериди. Те се хидролизират в червата без участието на жлъчката, по-силно атакувани от липазите. В допълнение, въвеждането на триглицериди със средна верига има хипохолестеролемичен ефект, тъй като те не участват в мицелизацията, необходима за усвояването на холестерола.

Недостатъкът на използването на препарати, съдържащи средноверижни триглицериди, е, че те се използват изключително като енергиен (но не пластичен) субстрат. В допълнение, окисляването на такива мастни киселини води до интензивно натрупване на кетонови тела и може да изостри ацидозата.

Стероли и фосфолипиди

Стеролите и фосфолипидите не са съществени хранителни фактори, но играят важна роля в метаболизма.

Фосфолипидите са основни компоненти на тялото. Тяхната основна роля е да осигурят основната структура на мембраната като пропусклива бариера. Биосинтезата на структурни фосфолипиди в черния дроб е насочена към осигуряването им на самия черен дроб и други органи. Фосфолипидите имат липотропен ефект, улесняват мицелообразуването на мазнините в храносмилателния тракт, транспортирането им от черния дроб и стабилизират липопротеините.

Стеролите в животинските продукти са представени от холестерол, а в растителните са смес от фитостероли.

Ролята на холестерола

Холестеролът е структурен компонент на мембраните и предшественик на стероиди (хормони, витамин D, жлъчни киселини). Попълването на холестерола се дължи на чревната абсорбция и биосинтеза (1 g / ден). Количеството абсорбиран холестерол в червата е ограничено (0,3-0,5 g / ден), а ако е прекомерно в храната, той се екскретира с изпражненията.

Усвояването на холестерола се инхибира от неговите растителни структурни аналози, фитостероли. Самите фитостероли също могат да бъдат включени в ендогенните липидни образувания, но тяхното участие е минимално. При прекомерен прием на холестерол с храната неговият синтез в черния дроб, червата и кожата практически спира.

Холестеролът, идващ от червата като част от хиломикроните, до голяма степен се задържа в черния дроб, където се използва за изграждане на хепатоцитни мембрани и в синтеза на жлъчни киселини. В резултат на реабсорбцията около 40% от мазнините се връщат в организма в състава на жлъчката. Холестеролът и жлъчните киселини, които не са били реабсорбирани в червата, са основният път за отделяне на холестерола от тялото.

Липиден транспорт

В кръвния поток липидите съществуват в транспортни форми: хиломикрони, липопротеини с много ниска плътност (VLDL), липопротеини с ниска плътност (LDL) и липопротеини с висока плътност (HDL). В ентероцитите се образуват хиломикрони и VLDL, в хепатоцитите - VLDL и HDL, в кръвната плазма - HDL и LDL.

Хиломикроните и VLDL транспортират главно триглицериди, докато LDL и HDL транспортират холестерола. Липопротеините, съдържащи холестерол, регулират баланса на холестерола в клетките: LDL осигурява нуждите, а HDL предотвратява излишното натрупване.

Има пет вида дислипопротеинемии. Тип I е свързан с нарушен лизис на хиломикрони, тип IIa е резултат от нарушено разграждане на LDL и намаляване на навлизането на холестерола в клетката, тип II се характеризира със забавяне на разграждането на VLDL, тип IV е свързан с повишен синтез на триглицериди в черния дроб в резултат на хиперинсулинизъм, механизмите на развитие на типове IIb и V не са точно известни.

Съставът на триглицеридите и липопротеините е силно повлиян от състава на храната. Животинските продукти, включително предимно полиненаситени мастни киселини и холестерол, имат атерогенен ефект, кръвните нива на HDL и триглицериди. Обратно, ненаситените мастни киселини (с произход от растителни масла), и по-специално ω-3 мастни киселини (намиращи се в рибеното масло), имат превантивен ефект (вижте таблица 4).

Таблица 4Ефект на мастните киселини върху липопротеиновия спектър

Забележка: - увеличаване, ↓ - намаляване.

Ключовата роля на черния дроб

Както при метаболизма на въглехидратите, черният дроб играе водеща роля в метаболизма на липидите. Процеси като биосинтеза на холестерол, жлъчни киселини и фосфолипиди са локализирани изключително в черния дроб. В метаболизма на други липиди той има модифициращи и регулаторни функции.

За разлика от богатите запаси от гликоген, черният дроб практически не съдържа собствени запаси от триглицериди (по-малко от 1%), но заема ключова позиция в процесите на мобилизация, консумация и синтез на мазнини в други тъкани. Тази роля се основава на факта, че почти целият метаболизъм на мазнини протича през черния дроб: хранителните липиди под формата на хиломикрони влизат в него чрез общия кръвен поток през чернодробната артерия; свободните мастни киселини, мобилизирани от мастните депа, се транспортират под формата на комплекси с албумин; жлъчните соли, реабсорбирани в червата, отново идват през порталната вена.

Енергийният потенциал на липидите осигурява повече от половината от основните енергийни нужди на повечето тъкани, което е особено силно изразено при условия на глад. По време на гладуване или намалено използване на глюкоза, триглицеридите на мастната тъкан се хидролизират в мастни киселини, които в органи като сърцето, мускулите и черния дроб претърпяват интензивно β-окисление, за да образуват АТФ.

Търсене на кетонови тела

Продуктите от непълното използване на мазнините от черния дроб са кетонови тела. Те включват ацетооцетна киселина, β-хидроксибутират и ацетон.

Обикновено кетоните се образуват в малки количества и се използват напълно като източник на енергия от нервната тъкан, скелетните и висцералните мускули. При условия на ускорен катаболизъм на мастни киселини и/или намалено използване на въглехидрати, синтезът на кетони може да надхвърли възможността за тяхното окисление от екстрахепаталните органи и да доведе до развитие на метаболитна ацидоза. Диетичните въглехидрати имат инхибиращ ефект върху кетогенезата.

Мозъкът и нервната тъкан практически не използват мазнини като източник на енергия, тъй като тук не се случва β-окисление. Тези тъкани обаче могат да използват кетонови тела. Обикновено делът на процесите на окисляване на кетонните тела е незначителен в сравнение с катаболизма на глюкозата. Въпреки това, при условия на гладуване, кетоновите тела се превръщат във важен алтернативен източник на енергия.

Кетоните също се използват от мускулите, заедно с използването на глюкоза и β-окислението, което се случва тук. При леко физическо натоварване мускулите окисляват главно въглехидратите, увеличаването на интензивността и продължителността на работа изисква преобладаване на катаболизма на мазнините, β-окислението в повечето тъкани се стимулира от липидния носител карнитин, но е особено важно за мускулната тъкан .

PUFA окисляване

Свободнорадикалните форми на кислорода причиняват процесите на пероксидация, които се подчиняват предимно на полиненаситените мастни киселини. Това е физиологичен процес, който регулира дейността на клетките. Въпреки това, при прекомерно образуване на свободни радикали, тяхната окислителна активност води до нарушаване на структурата и смърт на клетката. За ограничаване на пероксидацията има антиоксидантна защитна система, която инхибира образуването на свободни радикали и разгражда токсичните продукти от тяхното окисление. Функционирането на тази система до голяма степен зависи от хранителните антиоксиданти: токофероли, селен, съдържащи сяра аминокиселини, аскорбинова киселина, рутин.

Метаболизъм на въглехидрати и мазнини

Синтезът на мастни киселини (с изключение на незаменимите) може да възникне от всякакви вещества, за които крайният продукт на метаболизма е ацетил-Co-A, но въглехидратите са основният източник на липогенеза. При прекомерно количество глюкоза в черния дроб (след хранене) и достатъчно запаси от гликоген, глюкозата започва да се разлага до прекурсори на мастни киселини. Тоест, ако консумацията на въглехидрати надвишава енергийните нужди на тялото, излишъкът им допълнително се превръща в мазнини.

Регулирането на метаболизма на мастните киселини и глюкозата са тясно свързани: повишеното окисление на мастните киселини инхибира използването на глюкозата. Следователно, инфузия на мастни емулсии със съответно повишаване на нивото на свободните мастни киселини в кръвта отслабва ефекта на инсулина върху усвояването на глюкозата и стимулира чернодробната глюконеогенеза. Тази точка е важна при парентералното хранене на пациенти с първоначално нарушен глюкозен толеранс.

Тайната на връзката

Връзката между обмена на основните хранителни вещества се осъществява поради наличието на общи прекурсори и междинни продукти на метаболизма.

Най-важният общ метаболитен продукт, участващ във всички метаболитни процеси, е ацетил-Ко-А. Потокът на вещества към липогенезата от източници на въглехидрати и протеини през ацетил-Ко-А е еднопосочен, тъй като в тялото няма механизъм, който да гарантира превръщането на това двувъглеродно вещество в тривъглеродни съединения, необходими за глюконеогенезата или синтеза на несъществени аминокиселини. Въпреки че по време на липидния катаболизъм се образуват малки количества междинни тривъглеродни продукти, то е незначително.

Общият краен път на всички метаболитни системи е цикълът на Кребс и респираторните верижни реакции. Цикълът на лимонената киселина е доставчик на въглероден диоксид за реакциите на синтеза на мастни киселини и глюконеогенезата, образуването на урея и пурини и пиримидини. Връзката между процесите на въглехидратния и азотния метаболизъм се постига чрез междинните продукти на цикъла на Кребс. Други връзки на този цикъл са предшественици на липонеогенезата.

Както беше отбелязано по-горе, основната роля в метаболизма на хранителните вещества се играе от черния дроб (виж Таблица 5).

Таблица 5Ролята на черния дроб в метаболизма на протеини, мазнини и въглехидрати

Степента на консумация на мазнини

Физиологичната горна граница на количественото осигуряване на възрастни хора с хранителни мазнини трябва да се счита за 1 g/kg за възраст 60-75 години и 0,8 g/kg за възраст над 75 години. Ако в млада и средна възраст 30% от общото количество консумирани мазнини трябва да бъдат представени от мазнини от растителен произход и съответно 70% от животински произход, тогава при възрастни и възрастни хора количественото съотношение на растителни и животински мазнини към известна степен се променя към увеличаване на дела на растителните мазнини до 40% при възрастните хора и до 50% при хората над 75 години (Goigot J. Et al., 1995 и др.).

Рискът от развитие на атеросклероза, свързан с консумацията на богати на холестерол храни и високия прием на мазнини, не изглежда толкова критичен за възрастните хора, колкото за хората на средна възраст. Увеличаването на квотата на мазнини с ненаситена (според водород) химическа структура за възрастните хора и още повече за възрастните хора има предимно антиоксидантна насоченост, значително активира дезинфекциращите функции на тялото, повишавайки интензивността на липидната пероксидация процеси, засилващи защитата на клетъчните структури от увреждането на свободните радикали по различни начини.

Геронтозащитни хранителни фактори

Важен пряк и индиректен метаболитен аспект на растителните мазнини в тялото на възрастен човек е използването на стимулиращите способности на растителните масла върху различни физиологични процеси на стомашно-чревния тракт и други системи, като се започне с активиране на чревната подвижност, жлъчна динамика ( холекинетични и холеретични компоненти), повишавайки сорбционните свойства на ентероцитите и др. и завършвайки с многостранни ефекти, положителен ефект върху процесите на регенерация на клетките, мембранната функция, клетъчната диференциация и синтеза на много простагландини.

Полиненаситените мастни киселини на растителните мазнини, за разлика от предимно енергийната същност на наситените мастни киселини на животинските мазнини, в стареещия организъм всяка година от живота му играят все по-важни функции за противодействие на стареенето: те осигуряват все по-нарастващи нужди от витамини и биологично активни вещества с антиоксидантна ориентация, възстановяват прогресивно намалените цитопротективни свойства на клетъчните структури, особено жизненоважни органи, премахват инволюционните нарушения на клетъчните мембрани и много, много повече.

По своята физиологична същност полиненаситените мастни киселини, заедно с така наречените естествени пептидни биорегулатори, могат да се считат за геронтопротективни хранителни фактори, чието физиологично значение е голямо във всеки период от живота на човека, но особено нараства с настъпването на напреднала възраст , особено сенилна възраст.

Източници на енергия за човешкото тяло са протеини, мазнини, въглехидрати, които съставляват 90% от сухото тегло на цялото хранене и доставят 100% от енергията. И трите хранителни вещества осигуряват енергия (измерена в калории), но количеството енергия в 1 грам от веществото е различно:

• 4 килокалории на грам въглехидрати или протеини;
• 9 килокалории на грам мазнини.

Един грам мазнини има 2 пъти повече енергия за тялото от един грам въглехидрати и протеини.

Тези хранителни вещества също се различават по това колко бързо доставят енергия. Въглехидратите се доставят по-бързо, а мазнините по-бавно.

Протеините, мазнините, въглехидратите се усвояват в червата, където се разграждат на основни единици:

• въглехидрати в захарта
• протеини в аминокиселини
• мазнини в мастни киселини и глицерол.

Тялото използва тези основни единици, за да създаде веществата, от които се нуждае, за да изпълнява основни жизнени функции (включително други въглехидрати, протеини, мазнини).

Видове въглехидрати

В зависимост от размера на въглехидратните молекули те могат да бъдат прости и сложни.

• простоВъглехидрати: Различни видове захари, като глюкоза и захароза (трапезна захар), са прости въглехидрати. Това са малки молекули, така че бързо се усвояват от тялото и са бърз източник на енергия. Те бързо повишават кръвната глюкоза (нивата на кръвната захар). Плодовете, млечните продукти, медът и кленовият сироп са с високо съдържание на прости въглехидрати, които осигуряват сладкия вкус на повечето бонбони и торти.
• КомплексВъглехидрати: Тези въглехидрати са съставени от дълги низове прости въглехидрати. Тъй като сложните въглехидрати са големи молекули, те трябва да бъдат разградени до прости молекули, преди да могат да бъдат усвоени. По този начин те са склонни да доставят енергия на тялото по-бавно от обикновените, но все пак по-бързо от протеините или мазнините. Това е така, защото те се усвояват по-бавно от простите въглехидрати и е по-малко вероятно да се превърнат в мазнини. Те също така повишават нивата на кръвната захар по-бавно и на по-ниски нива от обикновените, но за по-дълго време. Сложните въглехидрати включват нишестета и протеини, открити в пшеничните продукти (хляб и тестени изделия), други зърнени храни (ръж и царевица), боб и кореноплодни зеленчуци (картофи).

Въглехидратите могат да бъдат:

• изискан
• нерафиниран

изискан– обработени , фибрите и триците, както и много от витамините и минералите, които съдържат, се отстраняват. По този начин метаболизмът обработва тези въглехидрати бързо и осигурява малко хранителни вещества, въпреки че съдържат приблизително еднакъв брой калории. Рафинираните храни често са обогатени, което означава, че витамините и минералите са изкуствено добавени за увеличаване на хранителната стойност. Диета с високо съдържание на прости или рафинирани въглехидрати има тенденция да повишава риска от затлъстяване и диабет.

нерафиниранвъглехидрати от растителни храни. Те съдържат въглехидрати под формата на нишесте и фибри. Това са храни като картофи, пълнозърнести храни, зеленчуци, плодове.

Ако хората консумират повече въглехидрати, отколкото са им необходими, тялото съхранява част от тези въглехидрати в клетките (като гликоген), а останалата част превръща в мазнини. Гликогенът е сложен въглехидрат, който се превръща в енергия и се съхранява в черния дроб и мускулите. Мускулите използват гликоген за енергия по време на периоди на интензивно натоварване. Количеството въглехидрати, съхранявани като гликоген, може да осигури калории на ден. Няколко други телесни тъкани съхраняват сложни въглехидрати, които не могат да се използват като източник на енергия за тялото.

Гликемичен индекс на въглехидрати

Гликемичният индекс на въглехидратите показва колко бързо консумацията им повишава нивата на кръвната захар. Диапазонът на стойностите е от 1 (най-бавна абсорбция) до 100 (бърз, чист глюкозен индекс). Въпреки това колко бързо нивата действително се покачват зависи от поетите храни.

Гликемичният индекс обикновено е по-нисък за сложните въглехидрати, отколкото за простите въглехидрати, но има изключения. Например фруктозата (захарта в плодовете) има малък ефект върху нивата на кръвната захар.

Гликемичният индекс се влияе от технологията на обработка и състава на храната:

• обработка: преработените, нарязани или фино смлени храни обикновено имат висок гликемичен индекс
• вид нишесте: различните видове нишесте се абсорбират по различен начин. Картофеното нишесте се усвоява и относително бързо се абсорбира в кръвта. Ечемикът се смила и абсорбира много по-бавно.
• Съдържание на фибри: Колкото повече фибри съдържа храната, толкова по-трудно се смила. В резултат на това захарта се абсорбира по-бавно в кръвта.
• зрялост на плодовете: узрели плодове, повече захар в тях и толкова по-висок е гликемичният им индекс
• съдържание на мазнини или киселини: съдържа повече мазнини или киселина храна, бавно се усвоява и бавно захарите се абсорбират в кръвта
• Готвене: Начинът на приготвяне на храната може да повлияе на това колко бързо се абсорбира в кръвта. Като цяло, готвенето или нарязването на храна повишава нейния гликемичен индекс, тъй като е по-лесна за смилане и усвояване след процеса на готвене.
• други фактори : Хранителните процеси на тялото варират от човек на човек, колко бързо въглехидратите се влияят от превръщането им в захар и усвояването. Важно е колко добре се сдъвква храната и колко бързо се поглъща.

Гликемичен индекс на някои храни

Гликемичният индекс е важен параметър, тъй като въглехидратите повишават кръвната захар, ако бързо (с висок гликемичен индекс) нивата на инсулин се повишават. Увеличаването на инсулина може да доведе до ниска кръвна захар (хипогликемия) и глад, което води до консумация на излишни калории и наддаване на тегло.

Въглехидратите с нисък гликемичен индекс не повишават много инсулиновите нива. В резултат на това хората се чувстват сити по-дълго след хранене. Консумацията на въглехидрати с нисък гликемичен индекс също води до по-здравословни нива на холестерола и намалява риска от затлъстяване и диабет при хора с диабет, риска от усложнения, дължащи се на диабета.

Въпреки връзката между храните с нисък гликемичен индекс и подобреното здраве, използването на индекса за избор на храни не води автоматично до здравословно хранене.

Например високият гликемичен индекс на картофения чипс и някои бонбони не е здравословен избор, но някои храни с висок гликемичен индекс съдържат ценни витамини и минерали.

Следователно гликемичният индекс трябва да се използва само като общо ръководство за избор на храни.

Гликемично натоварване на храните

Гликемичният индекс измерва колко бързо въглехидратите в храната се абсорбират в кръвта. Не включва количеството въглехидрати в храната, които са важни.

Гликемичният товар, сравнително нов термин, включва гликемичния индекс и количеството въглехидрати в храната.

Храни като моркови, банани, диня или пълнозърнест хляб може да имат висок гликемичен индекс, но са с относително ниско съдържание на въглехидрати и следователно имат нисък гликемичен товар на храните. Тези храни имат малък ефект върху нивата на кръвната захар.

Протеини в храните

Протеините са изградени от структура, наречена аминокиселини, и образуват сложни образувания. Тъй като протеините са сложни молекули, тялото отнема повече време, за да ги усвои. В резултат на това те са много по-бавен и продължителен източник на енергия за човешкото тяло от въглехидратите.

Има 20 аминокиселини. Човешкото тяло синтезира някои от компонентите в тялото, но не може да синтезира 9 аминокиселини – наречени есенциални аминокиселини. Те трябва да бъдат включени в диетата. Всеки се нуждае от 8 от тези аминокиселини: изолевцин, левцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан и валин. Бебетата също се нуждаят от 9-та аминокиселина, хистидин.

Процентът протеин, който тялото може да използва, за да синтезира незаменими аминокиселини, варира. Тялото може да използва 100% от протеина в едно яйце и висок процент от млечните и месните протеини, но може да използва малко по-малко от половината протеин от повечето зеленчуци и зърнени храни.

Тялото на всеки бозайник се нуждае от протеин, за да поддържа и замества растежа на тъканите. Протеинът обикновено не се използва като източник на енергия за човешкото тяло. Въпреки това, ако тялото не получава достатъчно калории от други хранителни вещества или натрупани телесни мазнини, протеинът се използва за енергия. Ако има повече протеин от необходимото, тялото преобразува протеина и съхранява неговите компоненти като мазнини.

Живото тяло съдържа голямо количество протеин. Протеинът е основният градивен елемент в тялото и е основният компонент на повечето клетки. Например мускулите, съединителната тъкан и кожата са изградени от протеини.

Възрастните трябва да ядат около 60 грама протеин на ден (1,5 грама на килограм телесно тегло или 10-15% от общите калории).

Възрастните, които се опитват да изградят мускули, се нуждаят от малко повече. Децата също се нуждаят от повече протеини, докато растат.

мазнини

Мазнините са сложни молекули, съставени от мастни киселини и глицерол. Тялото се нуждае от мазнини за растеж и като източник на енергия за тялото. Мазнините се използват и за синтеза на хормони и други вещества, необходими за функционирането на тялото (например простагландини).

Мазнините са бавен източник на енергия, но най-енергийно ефективният вид храна. Всеки грам мазнини осигурява на тялото около 9 калории, повече от два пъти повече от доставените протеини или въглехидрати. Мазнините са ефективна форма на енергия и тялото съхранява излишната енергия като мазнини. Тялото съхранява излишната мазнина в областта на корема (оментална мазнина) и под кожата (подкожна мазнина), за да се използва, когато е необходима повече енергия. Тялото може също така да премахне излишната мазнина от кръвоносните съдове и органи, където тя може да блокира притока на кръв, и от увредените органи, което често причинява сериозни проблеми.

Мастна киселина

Когато тялото се нуждае от мастни киселини, то може да произведе (синтезира) някои от тях. Някои киселини, наречени незаменими мастни киселини, не могат да бъдат синтезирани и трябва да се консумират с храната.

Есенциалните мастни киселини съставляват около 7% от мазнините, консумирани при нормална диета и около 3% от общите калории (около 8 грама). Те включват линолова и линоленова киселини, които присъстват в някои растителни масла. Ейкозапентаеновата и докозахексаеновата киселина, които са основни мастни киселини за развитието на мозъка, могат да бъдат синтезирани от линолова киселина. Те обаче присъстват и в някои морски рибни продукти, които са по-ефективен източник.

Къде се намира мазнината?

Линоловата и арахидоновата киселина са омега-6 мастни киселини.

Линоленовата киселина, ейкозапентаеновата киселина и докозахексаеновата киселина са омега-3 мастни киселини.

Диета, богата на омега-3 мастни киселини, може да намали риска от атеросклероза (включително коронарна артериална болест). Езерната пъстърва и някои дълбоководни риби са с високо съдържание на омега-3 мастни киселини.

Трябва да консумирате достатъчно омега-6 мастни киселини

Видове мазнини

Има различни видове мазнини

• мононенаситени
• полиненаситени
• богат

Яденето на наситени мазнини повишава нивата на холестерола и риска от атеросклероза. Продуктите, получени от животни, обикновено съдържат наситени мазнини, които са склонни да бъдат твърди при стайна температура. Мазнините, получени от растения, обикновено съдържат мононенаситени или полиненаситени мастни киселини, които обикновено са течни при стайна температура. Изключение правят палмовото и кокосовото масло. Те съдържат повече наситени мазнини от другите растителни масла.

Трансмазнините (трансмастните киселини) са друга категория мазнини. Те са изкуствени и се образуват чрез добавяне на водородни атоми (хидрогениране) на мононенаситени или полиненаситени мастни киселини. Мазнините могат да бъдат напълно или частично хидрогенирани (наситени с водни атоми). Основният хранителен източник на трансмазнини са частично хидрогенираните растителни масла в търговски приготвените храни. Консумацията на трансмазнини може да повлияе отрицателно на нивата на холестерола в организма и може да допринесе за риска от атеросклероза.

Мазнини в диетата

• мазнините трябва да бъдат ограничени и да съставляват по-малко от 30% от общите дневни калории (или по-малко от 90 грама на ден)
• Наситените мазнини трябва да бъдат ограничени до 10%.

Когато приемът на мазнини се намали до 10% или по-малко от общите дневни калории, нивата на холестерола спадат драстично.

Въглехидратите, протеините и мазнините са основните източници на енергия, необходима за човешкия живот и тяхното качество е важно за здравето.

Така че основният и единствен Източникът на енергия в тялото е АТФ молекулата.(аденозинтрифосфорна киселина). Без него не е възможно нито свиването, нито отпускането на мускулните влакна. Много често ATP правилно се нарича енергийната валута на тялото!

Химическата реакция, която обяснява процеса на освобождаване на енергия от АТФ, е следната:

ATP + вода –> ADP + F + 10 kcal,
където ADP е аденозин дифосфорна киселина, P е фосфорна киселина.

Под действието на водата (хидролиза) молекулата на фосфорната киселина се отделя от молекулата на АТФ, докато се образува ADP и се освобождава енергия.

Запасът от АТФ в мускулите обаче е изключително малък. Продължава най-много 1-2 секунди. Как тогава можем да тренираме часове наред?

Това обяснява следната реакция:

ADP + P + енергия (креатин фосфат, гликоген, мастни киселини, аминокиселини) –> ATP

Благодарение на последната реакция се получава ресинтез на АТФ. Тази реакция може да се осъществи само в присъствието на резерв в тялото на въглехидрати, мазнини и протеини. Те всъщност са истински източници на енергияи определи продължителността на натоварването!

Много е важно скоростите на първата и втората реакция да са различни. С увеличаване на интензивността на натоварването се увеличава и скоростта на превръщане на АТФ в енергия. Докато втората реакция върви очевидно с по-ниска скорост. При някакво ниво на интензивност втората реакция вече не може да компенсира потреблението на АТФ. В този случай настъпва мускулна недостатъчност. Колкото по-трениран е атлетът, толкова по-високо е нивото на интензивност, при което възниква този отказ.

Разпределете два вида упражнения: аеробни и анаеробни. В първия случай процесът на ресинтез на АТФ (втората реакция, посочена по-горе) е възможен само ако има достатъчно количество кислород. Именно в този режим на натоварване, а това е натоварване с умерена мощност, след като всички запаси от гликоген са изчерпани, тялото доброволно ще използвайте мазнини като горивоза образуването на АТФ. Този режим до голяма степен определя такъв индикатор като IPC(максимална консумация на кислород). Ако в покой за всички здрави хора MIC = 0,2-0,3 l / min, тогава при натоварване тази цифра се увеличава значително и възлиза на 3-7 l / min. Колкото по-обучено е тялото (основно това се определя от дихателната и сърдечно-съдовата система), толкова по-голямо количество консумиран кислород може да премине през него за единица време (висок MPC) и толкова по-бързо протичат реакциите на ресинтеза на АТФ. А това от своя страна е пряко свързано с увеличаване на скоростта на окисляване на подкожната мазнина.

Заключение: При тренировките за намаляване на телесните мазнини трябва да се обърне специално внимание на интензивността на натоварването. Тя трябва да бъде умерено мощен. Обемът на консумирания кислород не трябва да надвишава 70% от IPC. Определянето на IPC е много сложна процедура, така че можете да се съсредоточите върху собствените си чувства: просто се опитайте да избегнете недостиг на доставян кислород; при изпълнение на упражнението не трябва да има усещане за липса на въздух. Трябва също да обърнете специално внимание на тренировките на сърдечно-съдовата и дихателната системи, които основно определят капацитета на консумирания кислород за единица време. Като развивате фитнеса на тези две системи, вие по този начин увеличавате скоростта на разграждане на мазнините.

И така, разгледахме аеробния път на ресинтеза на АТФ. В следващия брой ще се съсредоточим върху два други механизма на ресинтеза на АТФ (анаеробен), които протичат с използването на креатин фосфат и гликоген.

ФИЗИОЛОГИЯ НА МЕТАБОЛИЗМА И ЕНЕРГИЯТА. БАЛАНСИРАНА ДИЕТА.

План на лекцията.

Концепцията за метаболизма в тялото на животните и човека. Източници на енергия в тялото.

Основни понятия и определения от физиологията на метаболизма и енергията.

Методи за изследване на енергийния метаболизъм при човека.

Концепцията за рационално хранене. Правила за съставяне на хранителни дажби.

Концепцията за метаболизма в тялото на животните и човека. Източници на енергия в тялото.

Човешкото тяло е отворена термодинамична система, която се характеризира с наличие на метаболизъм и енергия.

Метаболизъм и енергияе съвкупност от физически, биохимични и физиологични процеси на трансформация на вещества и енергия в човешкото тяло и обмен на вещества и енергия между тялото и околната среда. Тези процеси, протичащи в човешкото тяло, се изучават от много науки: биофизика, биохимия, молекулярна биология, ендокринология и, разбира се, физиология.

Метаболизмът и енергийният обмен са тясно свързани помежду си, но за да се опростят понятията, те се разглеждат отделно.

Метаболизъм (метаболизъм)- набор от химически и физически трансформации, които се случват в тялото и осигуряват неговата жизнена дейност във връзка с външната среда.

В метаболизма се разграничават две посоки на процесите по отношение на структурите на тялото: асимилация или анаболизъм и дисимилация или катаболизъм.

Асимилация(анаболизъм) - съвкупност от процеси за създаване на живата материя. Тези процеси консумират енергия.

Дисимилация(катаболизъм) - набор от процеси на гниене на живата материя. В резултат на дисимилацията се възпроизвежда енергия.

Животът на животните и хората е единство от процесите на асимилация и дисимилация. Факторите, свързващи тези процеси, са две системи:

АТФ - АДФ (АТФ - аденозин трифосфат, АДФ - аденозин дифосфат);

NADP (окислен) - NADP (редуциран), където NADP - никотин амид дифосфат.

Посредничеството на тези съединения между процесите на асимилация и дисимилация се осигурява от факта, че молекулите на АТФ и НАДФ действат като универсални акумулатори на биологична енергия, нейният носител, един вид "енергийна валута" на тялото. Въпреки това, преди енергията да се съхранява в молекулите на ATP и NADP, тя трябва да бъде извлечена от хранителните вещества, които влизат в тялото с храната. Тези хранителни вещества са познатите ви протеини, мазнини и въглехидрати. Към това трябва да се добави, че хранителните вещества изпълняват не само функцията на доставчици на енергия, но и функцията на доставчици на строителен материал (пластична функция) за клетките, тъканите и органите. Ролята на различните хранителни вещества в изпълнението на пластичните и енергийните нужди на организма не е еднаква. Въглехидратите изпълняват предимно енергийна функция, пластичната функция на въглехидратите е незначителна. Мазнините еднакво изпълняват както енергийни, така и пластични функции. Белтъчините са основен градивен материал за организма, но при определени условия могат да бъдат и източници на енергия.

Източници на енергия в тялото.

Както беше отбелязано по-горе, основните източници на енергия в тялото са хранителни вещества: въглехидрати, мазнини и протеини. Освобождаването на енергията, съдържаща се в хранителните вещества, в човешкото тяло протича на три етапа:

Етап 1.Протеините се разграждат до аминокиселини, въглехидратите до хексози, например до глюкоза или фруктоза, мазнините до глицерол и мастни киселини. На този етап тялото изразходва енергия главно за разграждането на веществата.

Етап 2.Аминокиселините, хексозите и мастните киселини в хода на биохимичните реакции се превръщат в млечна и пирогроздена киселина, както и в ацетил коензим А. На този етап от хранителните вещества се освобождава до 30% от потенциалната енергия.

Етап 3.При пълно окисление всички вещества се разграждат до CO 2 и H 2 O. На този етап в метаболитния котел на Кребс се освобождава останалата част от енергията, около 70%. В този случай не цялата освободена енергия се натрупва в химическата енергия на АТФ. Част от енергията се разсейва в околната среда. Тази топлина се нарича първична топлина (Q 1). Енергията, натрупана от АТФ, се изразходва допълнително за различни видове работа в тялото: механичен, електрически, химичен и активен транспорт. В този случай част от енергията се губи под формата на така наречената вторична топлина Q 2 . Вижте диаграма 1.

Въглехидрати

биологично окисление

з 2 O + CO 2 + Q 1 + АТФ

Механична работа

+ Q 2